Природные источники углеводородов
В природе углеводороды встречаются в виде нефти, природного газа, каменного угля.
Нефть — маслянистая жидкость от светло-бурого до черного цвета с характерным запахом природного происхождения, состоящая из смеси различных углеводородов.
Природный газ — бесцветный газ, состоящий из смеси различных углеводородов (преимущественно из метана).
Каменный уголь — твердое горючее полезное ископаемое, которое имеет сложный состав.
Состав нефти
В зависимости от месторождения нефть имеет различный состав. В неё могут входить: алканы, циклоалканы, ароматические углеводороды.
Фракции нефти
- Фракция, собираемая от 40 до 200°С — фракция бензинов — содержит углеводороды от С6Н12 до С11Н24.
- Лигроиновая фракция, собираемая в пределах от 150 до 250 °С, содержит углеводороды от С8Н18 до С14Н30.
- Керосиновая фракция включает углеводороды от С12Н26 до С18Н38 с температурой кипения от 180 до 300°С.
- В следующей фракции получают газойль (выше 275°С) — дизельное топливо.
- Остаток после перегонки нефти – мазут – содержит углеводороды с большим числом атомов углерода (до многих десятков) в молекуле. После отгонки остается гудрон. Его применяют в дорожном строительстве.
Перегонка нефти
Перегонка – это разделение нефти на отдельные фракции по температуре кипения.
Перегонка нефти осуществляется в ректификационной колонне.
В печи нефть нагревается до 320-350 °С и поступает в ректификационную колонну.
Внутри она имеет горизонтальные перегородки с отверстиями, так называемые тарелки.
Пары нефти подаются в колонну и поднимаются вверх, при этом постепенно охлаждаются и сжижаются.
Менее летучие углеводороды конденсируются внизу, образуя газойлевую фракцию.
Выше собирается керосин, а затем — лигроин. Наиболее летучие углеводороды выходят в виде паров из колонны и сжижаются, образуя бензин.
Главный недостаток перегонки нефти — малый выход бензина (не более 20%).
Крекинг нефтепродуктов
Крекинг — расщепление углеводородов с длинной цепью на углеводороды с меньшей относительной молекулярной массой.
Такой процесс называется крекингом (по англ. crack – расщеплять). Промышленный метод крекинга был изобретен русским инженером В. Г. Шуховым в 1891 г.
Процесс крекинга происходит с разрывом углеродных цепей и образованием более простых предельных и непредельных углеводородов.
Например, при крекинге гексадекана образуются октан и октен:
C16H34 → C8H18 + C8H16
Образовавшиеся вещества могут разлагаться далее. При крекинге октана могут образоваться бутан и бутен:
C8H18 → C4H8 + C4H10
А при крекинге бутана образуются этан и этилен:
C4H10 → C2H4 + C2H6
Различают два основных вида крекинга:
Термический крекинг:
Расщепление углеводородов производится при высокой температуре (470—550°С) и давлении.
Бензин термического крекинга содержит много непредельных углеводородов и обладает большей детонационной стойкостью, чем бензин прямой перегонки. Он менее устойчив при хранении, так как непредельные углеводороды легко окисляются и полимеризуются. Поэтому к бензину термического крекинга добавляют антиокислители.
Каталитический крекинг:
Расщепление углеводородов происходит при несколько более низкой температуре (450- 500°С) с применением катализаторов (алюмосиликатов). Процесс происходит с большей скоростью, чем при термическом крекинге. Бензин каталитического крекинга более высокого качества, чем бензин термического крекинга, так как наряду с реакциями расщепления идет изомеризация и образуются разветвленные углеводороды, которые еще более повышают детонационную стойкость бензина. В бензине каталитического крекинга непредельных углеводородов содержится меньше, и поэтому он более устойчив при хранении.
Ароматизация нефти
Превращение предельных углеводородов и циклоалканов нефти в ароматические углеводороды. Также ароматизацию называют риформингом.
Так как в нефти содержатся также производные циклогексана, например, метилциклогексан, то из него при этих же условиях образуется метилбензол (толуол):
При этих же условиях н-гексан тоже превращается в бензол:
Переработка каменного угля
Каменный уголь подвергают коксованию. Это нагревание без доступа воздуха при температуре 1000-1400оС. При коксовании образуется кокс (почти чистый углерод), коксовый газ (состоит преимущественно из водорода и метана), аммиак, деготь, ароматические углеводорода и др.
4.2.3. Природные источники углеводородов, их переработка.
Природный источник углеводородов |
Его основные характеристики |
Нефть |
Многокомпонентная смесь, состоящая преимущественно из углеводородов. Углеводороды представлены в основном алканами, циклоалканами и аренами. |
Попутный нефтяной газ |
Смесь, состоящая практически только из алканов с длинной углеродной цепью от 1 до 6-ти углеродных атомов, образуется попутно при добыче нефти, отсюда и происхождение названия. Имеет место такая тенденция: чем меньше молекулярная масса алкана, тем его процентное содержание в попутном нефтяном газе выше. |
Природный газ |
Смесь, состоящая преимущественно из низкомолекулярных алканов. Основной компонент природного газа — метан. Его процентное содержание в зависимости от месторождения газа может быть от 75 до 99%. На втором месте по концентрации с большим отрывом — этан, еще меньше содержится пропана и т.д. Принципиальное отличие природного газа от попутного нефтяного заключается в том, что в попутном нефтяном газе намного выше доля пропана и изомерных бутанов. |
Каменный уголь |
Многокомпонентная смесь различных соединений углерода, водорода, кислорода, азота и серы. Также в состав каменного угля входит значительное количество неорганических веществ, доля которых существенно выше, чем в нефти. |
Переработка нефти
Нефть представляет собой многокомпонентную смесь различных веществ преимущественно углеводородов. Данные компоненты отличаются друг от друга по температурам кипения. В связи с этим, если нагревать нефть, то сначала из нее будут улетучиваться наиболее легкокипящие компоненты, затем соединения с более высокой температурой кипения и т.д. На данном явлении основана первичная переработка нефти, заключающаяся в перегонке (ректификации) нефти. Данный процесс называют первичным, поскольку предполагается, что при его протекании не происходят химические превращения веществ, а нефть лишь разделяется на фракции с различными температурами кипения. Ниже представлена принципиальная схема ректификационной колонны с кратким описанием самого процесса перегонки:
Перед процессом ректификации нефть специальным образом подготавливают, а именно, избавляют от примесной воды с растворенными в ней солями и от твердых механических примесей. Подготовленная таким образом нефть поступает в трубчатую печь, где нагревается до высокой температуры (320-350 оС). После нагревания в трубчатой печи нефть, обладающая высокой температурой, поступает в нижнюю часть ректификационной колонны, где происходит испарение отдельных фракций и подъем их паров вверх по ректификационной колонне. Чем выше находится участок ректификационной колонны, тем его температура ниже. Таким образом, на разной высоте отбирают следующие фракции:
1) ректификационные газы (отбирают в самой верхней части колонны, в связи с чем их температура кипения не превышает 40 оС);
2) бензиновая фракция (температуры кипения от 35 до 200 оС);
3) лигроиновая фракция (температуры кипения от 150 до 250 оС);
4) керосиновая фракция (температуры кипения от 190 до 300 оС);
5) дизельную фракцию (температуры кипения от 200 до 300 оС);
6) мазут (температуры кипения более 350 оС).
Следует отметить, что средние фракции, выделяемые при ректификации нефти, не удовлетворяют стандартам, предъявляемым к качествам топлив. Кроме того, в результате перегонки нефти образуется немалое количество мазута — далеко не самого востребованного продукта. В связи с этим после первичной переработки нефти стоит задача повышения выхода более дорогих, в частности, бензиновых фракций, а также повышения качества этих фракций. Эти задачи решаются с применением различных процессов вторичной переработки нефти, например, таких как крекинг и риформинг.
Следует отметить, что количество процессов, используемых при вторичной переработке нефти, значительно больше, и мы затрагиваем лишь одни из основных. Давайте теперь разберемся, в чем же заключается смысл этих процессов.
Крекинг (термический или каталитический)
Данный процесс предназначен для повышения выхода бензиновой фракции. Для этой цели тяжелые фракции, например, мазут подвергают сильному нагреванию чаще всего в присутствии катализатора. В результате такого воздействия длинноцепочечные молекулы, входящие в состав тяжелых фракций, рвутся и образуются углеводороды с меньшей молекулярной массой. Фактически это приводит к дополнительному выходу более ценной, чем исходный мазут, бензиновой фракции. Химическую суть данного процесса отражает уравнение:
Риформинг
Данный процесс выполняет задачу улучшения качества бензиновой фракции, в частности повышения ее детонационной устойчивости (октанового числа). Именно эта характеристика бензинов указывается на бензозаправках (92-й, 95-й, 98-й бензин и т.д.).
В результате процесса риформинга повышается доля ароматических углеводородов в бензиновой фракции, имеющих среди прочих углеводородов одни из самых высоких октановых чисел. Достигается такое увеличение доли ароматических углеводородов в основном в результате протекания при процессе риформинга реакций дегидроциклизации. Например, при достаточно сильном нагревании н-гексана в присутствии платинового катализатора он превращается в бензол, а н-гептан аналогичным образом — в толуол:
Переработка каменного угля
Основным способом переработки каменного угля является коксование. Коксованием угля называют процесс, при котором уголь нагревают без доступа воздуха. При этом в результате такого нагревания из угля выделяют четыре основных продукта:
1) Кокс
Твердая субстанция, представляющая собой практически чистый углерод.
2) Каменноугольная смола
Содержит большое количество разнообразных преимущественно ароматических соединений, таких как бензол его гомологи, фенолы, ароматические спирты, нафталин, гомологи нафталина и т.д.;
3) Аммиачная вода
Несмотря на свое название данная фракция, помимо аммиака и воды, содержит также фенол, сероводород и некоторые другие соединения.
4) Коксовый газ
Основными компонентами коксового газа являются водород, метан, углекислый газ, азот, этилен и т.д.
Всего: 19 1–19
Добавить в вариант
Верны ли следующие утверждения о способах переработки и использования природного газа?
А. Перед использованием природный газ разделяют на фракции.
Б. Сжигание природного газа используют для получения тепла и электроэнергии.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба утверждения
4) оба утверждения неверны
Верны ли следующие утверждения о нефти?
А. Нефть состоит преимущественно из предельных углеводородов.
Б. Переработкой нефти получают бензин, керосин, ароматические углеводороды.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны
Задания Д26 № 257 
Основным природным источником бутана является
1) попутный нефтяной газ
2) нефть
3) торф
4) каменный уголь
Задания Д26 № 171
Верны ли следующие суждения о природном газе?
А. Основными составляющими природного газа являются метан и ближайшие его гомологи.
Б. Природный газ служит сырьём для получения ацетилена.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны
Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ—2013 по химии
Верны ли следующие суждения о природном газе?
А. Основными составляющими природного газа являются метан и ближайшие его гомологи.
Б. Природный газ служит сырьём для получения ацетилена.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны
Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ—2014 по химии
Верны ли следующие суждения о способах нефтепереработки?
А. К методам вторичной нефтепереработки относят крекинг-процессы: термический и каталитический.
Б. При каталитическом крекинге наряду с реакциями расщепления происходят реакции изомеризации предельных углеводородов.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны
Основной составной частью природного газа является
1) ацетилен
2) метан
3) пропан
4) бутан
Задания Д26 № 214
Основной составной частью природного газа является
1) бензол
2) метан
3) этилен
4) бутан
Задания Д26 № 601
Основным компонентом природного газа является
1) этилен
2) ацетилен
3) бензол
4) метан
Основной составной частью природного газа является
1) ацетилен
2) пропан
3) метан
4) этилен
Верны ли следующие утверждения о переработке нефти?
А. Крекинг — химический процесс.
Б. Разделение нефти на фракции — физический процесс.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба утверждения
4) оба утверждения неверны
Задания Д26 № 558
Верны ли следующие суждения о способах нефтепереработки?
А. К методам вторичной нефтепереработки относят крекинг-процессы: термический и каталитический.
Б. При каталитическом крекинге образуются только предельные углеводороды.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны
Метан является основным компонентом
1) нефти
2) природного газа
3) коксового газа
4) синтез-газа
Задания Д26 № 859
Уравнение химической реакции
соответствует процессу
1) перегонки
2) риформинга
3) дегидрирования
4) крекинга
В основе крекинга лежат реакции
1) изомеризации
2) присоединения
3) разложения
4) обмена
Задания Д26 № 300
Крекинг нефтепродуктов осуществляется в целях получения
1) бензина
2) сложных эфиров
3) метана
4) мазута
Разделение нефти на фракции осуществляют в процессе
1) перегонки
2) крекинга
3) риформинга
4) коксования
Наиболее токсичны для живого организма ионы:
1) меди
2) натрия
3) ртути
4) магния
5) калия
Запишите номера выбранных ответов.
Для организма человека наиболее токсичным являются каждый из двух ионов:
1) 
2) 
3) 
4) 
Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ—2014 по химии
Всего: 19 1–19
- Курс
Меня зовут Быстрицкая Вера Васильевна.
Я репетитор по Химии
![[[pictureof]]](https://dist-tutor.info/s3/dist-tutor/user/20094/ava/thumbnails/mQ6siSVtAT1Szar.jpg)
Вам нужны консультации по Химии по Skype?
Если да, подайте заявку. Стоимость договорная.
Чтобы закрыть это окно, нажмите «Нет».
ПРИРОДНЫЕ ИСТОЧНИКИ УГЛЕВОДОРОДОВ
ВАЖНЕЙШИЕ ИСТОЧНИКИ УГЛЕВОДОРОДОВ
1. Природный газ: Россия, Алжир, Иран, США
2. Нефть: Россия, Саудовская Аравия, Кувейт, Иран, Азербайджан
3. Попутный нефтяной газ
4. Каменный уголь
ПРИРОДНЫЙ ГАЗ
смесь газообразных углеводородов различного происхождения, заполняющие поры и пустоты горных пород, рассеянных в почве
Состав: 98%СН4, 2% — С2Н6, С3Н8, С4Н10, N2, CO2, H2, H2S
Применение:
2. Химическое сырье на 10% (сажа, водород, ацетилен, растворители)
ПОПУТНЫЙ НЕФТЯНОЙ ГАЗ — «шапка» над нефтью»
Смесь углеводородов сопутствующие нефти и выделяющиеся при её добыче
Состав: 30-40% — СН4 7,5% — С2Н6, 21,8% — С3Н8, 20,5% -С4Н10
Примеси — N2,CO2, Н2О,Н2S
Раньше сжигали, сейчас улавливают и используют:
2. Химическое сырье — получают: пластмассы, каучуки, сухой газ, пропан- бутановую смесь, газовый бензин
НЕФТЬ — маслянистая горючая жидкость темного цвета, легче воды, имеет специфический запах, не растворяется в воде, не имеет определенной температуры кипения
Сложная смесь углеводородов (150)– алканов, циклоалканов, аренов линейного и разветвленного строения
Физические: ректификация
Химические: алкилирование, крекинг, ароматизация
Происхождение: горная порода осадочного происхождения (каменноугольный период)
Состав: сложная смесь ВМС, С, Н2, N2, O2 ,S
Коксование (пиролиз) – разложение веществ без доступа кислорода при высокой температуре
ПРОДУКТЫ:
Кокс: Чистый уголь С
Коксовый газ: СН4, N2, CO2, CO, Н2, NН3
Каменноугольная смола: C6H6 и его гомологи, C6H5OH, гетероциклические соединения
NH4OH, C6H5OH, H2S
- фракционная перегонка
- термический крекинг
- каталитический крекинг
- риформинг
- гидрокрекинг
- другие процессы
ФРАКЦИОННАЯ ПЕРЕГОНКА НЕФТИ (РЕКТИФИКАЦИЯ НЕФТИ)
Физический способ разделения смеси компонентов с различными температурами кипения.
Перегонка осуществляется в особых установках – ректификационных колоннах.
Ректификация – разделение многокомпонентных жидких смесей на отдельные компоненты.
В них поступающая нефть нагревается примерно до 320° С, и разогретые продукты подаются на промежуточные уровни.
В колонне может быть от 30 до 60 расположенных с определенным интервалом поддонов и желобов, на которых и конденсируются продукты перегонки.
Фракция – часть сыпучего или кускового твердого материала либо жидкой смеси, выделенная по определенному признаку.
Фракции переработки нефти:
- Газовая
- Бензин
- Лигроин
- Керосин
- Дизельное топливо
- Мазут
Самая ценная вторая фракции
КРЕКИНГ
Непрямая переработка нефти- процесс расщепления нефтепродуктов на углеводороды с меньшим числом атомов С
ВИДЫ КРЕКИНГА
1. ТЕРМИЧЕСКИЙ: расщепление молекул углеводородов на алканы и алкены нормального строения
Условия: t=450-5500С, р=2-7 МПА
Продукты крекинга: сырье для получения спиртов, карбоновых кислот, ВМС
Недостаток : бензин малопригоден для использования в качестве моторного топлива, т.к. быстро осмоляется, за счет непредельных углеводородов
2. КАТАЛИТИЧЕСКИЙ – расщепление молекул углеводородов на алканы и алкены разветвленного строения
Условия: t=450-5000С, каt. nAl2O3* mSiO2
Продукты крекинга: углеводороды разветвленного строения(сырье для химической промышленности.
Бензин обладает высоким качеством – с большим октановым числом и детонационной стойкостью.
3. ГИДРОКРЕКИНГ — процесс превращения парообразной нефти в бензин и реактивное топливо под действием водорода при высоком давлении, повышенной температуре и наличии катализатора (на основе вольфрама, никеля или платины).
«Гидроочистка» — гидрирование дистиллятов при невысоких требованиях к выходам продукции, главным образом для удаления серы из сырья.
ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ ПРИ КРЕКИНГЕ
1. АРОМАТИЗАЦИЯ — Пиролиз нефти, риформинг, «облагораживание бензина»
Непрямая химическая переработка бензиновых и лигроиновых фракций при t =500-5400С, каt., p c целью получения высокооктановых бензинов.
Результат: Алканы → циклоалканы→ ароматические (повышение октанового числа бензина)
АЛКИЛИРОВАНИЕ
Процесс введения в молекулы соединений радикалов CH3, C2H5
Используется для получения высокооктанового топлива, ПАВ, инсектицидов, антиокислителей
КАЧЕСТВО БЕНЗИНА определяется детонационной устойчивостью.
Количественным показателем качества бензина является октановое число.
АИ – 92 показывает, что данное горючие имеет такую же детонационную устойчивость, как смесь 92% изооктана и 8% н – гептана.
Для повышения октанового числа используют процесс РИФОРМИНГА низкосортных сортов бензина, который подвергают нагреванию в присутствии катализаторов (платины).
Экологические проблемы использования нефтепродуктов
1.Нефть загрязняет океан при аварийных ситуациях, возникающих на танкерах, разрывах морских трубопроводов, авариях на морских буровых.
2. Ежегодно в океан сливается 2.5 млн.т нефти.
3. Непосредственное отравление живых организмов с летальным исходом.
4. Негативные изменения в среде обитания.
Охрана окружающей среды
1.Необходимо удалять из нефтепродуктов серу и азот, чтобы при сжигании топлива в атмосферу не попадали их оксиды.
2. Необходимо охранять среду от загрязнения отходами производства нефтью и нефтепродуктами.
3. Коксохимические производства обязательно должны быть оборудованы пылеуловителями.
При загрузке шихты и выдаче 1 т. угля выбрасывается 0,75кг. пыли, 0,55кг. сероводорода, 0,07кг. аммиака, 0,0004кг. цианидов, 0,13кг. фенола,0,16кг. аренов.
Нефть самый стойкий загрязнитель океанических вод. Ежегодно в моря и океаны попадает 6-10 млн. тонн нефти. Одна тонна нефти растекаясь образует на поверхности пятно площадью 12 км2.
ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
И ЕЕ ПОСЛЕДСТВИЯ
ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ — загрязнение газообразными и жидкими химическими соединениями и отдельными элементами, а так же их твердыми фракциями.
ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ
- теплоэлектростанции
- цементные заводы
- металлургические предприятия
- отопления жилищ
- работы транспорта
- сжигания топлива для нужд промышленности
- сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов
ПОСЛЕДСТВИЯ:
Фотохимический туман (смог)
Состав :озон, оксиды азота и серы,фотооксиданты .
- наличие в атмосфере
- высокой концентрации оксидов азота;
- углеводородов и других загрязнителей;
- интенсивной солнечной радиации;
- безветрие.
ПУТИ РЕШЕНИЯ:
- контроль за выбросами в атмосферу различных загрязняющих веществ;
- сокращение количества единиц транспорта;
- выведение предприятий за пределы города;
- увеличение высоты труб;
- установка фильтров на предприятиях.
ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНЫХ ВОД
- минеральные соли
- кислоты
- щелочи
- глинистые частицы
- нефть
- нефтепродукты
- органические остатки
- пестициды
- тяжелые металлы: ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь
ПОСЛЕДСТВИЯ
- происходит повышение температуры воды в водоемах на 6-8°С;
- уменьшается растворимость кислорода;
- ухудшается водообмен между поверхностным и донным слоем.
ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ
- Пестициды
- Кислотные дожди
- Попадание сточных вод
ПОСЛЕДСТВИЯ
- гибель полезных насекомых в почве;
- гибель растений.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ:
- Проблема химического загрязнения среды- глобальная проблема человечества.
- Химическое загрязнение затрагивает все сферы географической оболочки Земли.
- Проблема химического загрязнения требует всестороннего изучения и решения, а также участия всех стран мира( в реализации экологических программ).
За это задание ты можешь получить 1 балл. На решение дается около 7 минут. Уровень сложности: базовый.
Средний процент выполнения: 66.8%
Ответом к заданию 25 по химии может быть последовательность цифр, чисел или слов. Порядок записи имеет значение.
Разбор сложных заданий в тг-канале
Задачи для практики
Задача 1
Установите соответствие между мономером, используемым в реакции полимеризации, и схемой реакции его получения: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| МОНОМЕР | СХЕМА РЕАКЦИИ |
| А) $CH_2=CH–CH=CH_2$ Б) $CH_2=C(Cl)–CH=CH_2$ В) $CH_2=CHCl$ |
1) $CH_2=CH–C≡CH + HCl →$ 2) $C_2H_5OH {→}↙{катализатор}↖{t°}$ 3) $C_2H_2 + HCl →$ 4) $CH_2=CH–CH=CH_2 + HCl →$ 5) $CH_2=CH_2 + HCl →$ |
Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
Решение
А) Бутадиен синтезируется пропусканием этилового спирта через катализатор из оксидов металлов при температуре 400—450 °C.
Б) Хлоропрен получается в реакции винилацетилена с хлороводородом.
В) Винилхлорид получается в реакции ацетилена с хлороводородом.
Ответ: 213
Задача 2
Установите соответствие между реагирующими веществами и изменениями, которые наблюдаются в ходе реакции: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| ИСТОЧНИК | ПРОДУКТ ПЕРЕРАБОТКИ |
| А) нефть Б) древесина В) природный газ |
1) глицерин 2) метан 3) мазут 4) этиловый спирт |
Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
Решение
А: Мазут – один из видов топлива, фракция нефти.
Б: Благодаря брожению продуктов древесины получаются сахаро-подобные вещества, за счет гидролиза которых образуется этанол.
В: Метан – главный продукт переработки природного газа.
Ответ: 342
Задача 3
Установите соответствие между аппаратом, который используется в химическом производстве, и технологическим процессом, происходящим в этом аппарате: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| АППАРАТ | ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС |
| А) контактный аппарат Б) компрессор В) поглотительная башня |
1) синтез аммиака 2) обжиг пирита 3) получение олеума 4) окисление диоксида серы |
Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.</
Решение
А) Контактный аппарат используется для окисления диоксида серы кислородом в присутствии катализатора.
Б) Компрессор используется для производства аммиака, потому что смесь газов в процессе производства должны быть под давлением.
В) Поглотительная башня используется для получения олеума. В нее подается оксид серы (VI) и 98% серная кислота, а выходит олеум.
Ответ: 413
Задача 4
Установите соответствие между веществом и схемой его получения: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| ВЕЩЕСТВО | СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ |
| А) дивиниловый каучук Б) фенолформальдегидная смола В) нейлон |
1) nCH2=CH–CH=CH2 → 2) nCH2=C(CH3)–CH=CH2 → 3) nC6H5OH + nCH2O → 4) nHOOC–(CH2)4–COOH + nH2N–(CH2)6–NH2 → 5) nCH2(OH)–CH2OH + nHOOC–C6H4–COOH → |
Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
Решение
А) Дивиниловый(бутадиеновый) каучук получается путем полимеризации бутадиена ($CH_2 =CH–CH=CH_2$).
Б) Фенолформальдегидные смолы – продукты поликонденсации фенола $C_6H_5OH$ с формальдегидом $CH_2=O$.
В) Нейлон синтезируется поликонденсацией адипиновой кислоты ($HOOC–(CH_2)_4 –COOH$) и гексаметилендиамина ($H_2N–(CH_2)_6 –NH_2$).
Ответ: 134
Задача 5
Установите соответствие между лабораторным оборудованием и его применением: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| ОБОРУДОВАНИЕ | ПРИМЕНЕНИЕ |
| А) ступка Б) стеклянная воронка В) шпатель |
1) отбор твёрдых веществ 2) измельчение веществ 3) разделение несмешивающихся жидкостей 4) разделение осадка от раствора |
Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
Решение
А) Ступка используется для измельчения веществ.
Б) Воронка используется для фильтрования (в неё помещают фильтровальную бумагу, через которую пропускают фильтруемую жидкость).
В) Шпатель используется для отбора твёрдых веществ.
Ответ: 241
Задача 6
Установите соответствие между веществом и областью его применения: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| ВЕЩЕСТВО | ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ |
| А) изопропилбензол Б) этанол В) триолеин |
1) получение полиэфиров 2) получение ацетона 3) производство маргарина 4) получение дивинила |
Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
Решение
А) Изопропилбензол (кумол) является сырьём для получения ацетона.
Б) Этанол используют для получения дивинила (бутена-1,3): $2CH_3CH_2OH = CH_2=CH−CH=CH_2 + 2H_2O + H_2$
В) Триолеин — жир, используемый для получения маргарина
Ответ: 243
Задача 7
Установите соответствие между получаемым в промышленности веществом и сырьём, используемым для его получения: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| ВЕЩЕСТВО | ИСПОЛЬЗУЕМОЕ СЫРЬЁ |
| А) аммиак Б) азотная кислота В) водород |
1) раствор поваренной соли 2) атмосферный азот 3) нитрат аммония 4) аммиак |
Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
Решение
А) Аммиак получают реакцией соединения водорода и азота, азот дешевле всего получать из атмосферы, так как он составляет бо́льшую её часть.
Б) Азотная кислота может быть получена в несколько стадий из аммиака.
В) Водород выделяется при электролизе растворов солей активных металлов, в том числе раствора поваренной соли (хлорида натрия).
Ответ: 241
Задача 8
Установите соответствие между аппаратом, который используется в химическом производстве, и процессом, происходящим в этом аппарате: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| АППАРАТ | ПРОЦЕСС |
| А) печь для обжига Б) компрессор В) ректификационная колонна |
1) получение сернистого газа 2) синтез метанола 3) переработка нефти 4) дегидрирование метана |
Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
Решение
А) В печи для обжига протекает первая стадия получения серной кислоты — сжигание пирита до сернистого газа.
Б) Компрессор увеличивает давление газов, что является необходимым условием для проведения реакции синтеза метанола из синтез-газа — смеси СО и $Н_2$.
В) В ректификационной колонне нефть делят на фракции, это одна из основных стадий переработки нефти.
Ответ: 123
Задача 9
Установите соответствие между осуществляемым в промышленности процессом и оборудованием, которое используется в производстве: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| ПРОЦЕСС | ОБОРУДОВАНИЕ |
| А) получение сернистого газа Б) получение олеума В) получение оксида серы(VI) |
1) окислительная башня 2) печь «кипящего слоя» 3) контактный аппарат 4) поглотительная башня |
Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
Решение
А: Для получения сернистого газа используют печь кипящего слоя, в ней происходит обжиг пирита.
Б: Для получения олеума используют поглотительную башню, в которой серная кислота поглощает $SO_3$.
В: Оксид серы (VI) можно получить в контактном аппарате, где, при помощи катализатора, оксид серы (IV) реагирует с кислородом.
Ответ: 243
Задача 10
Установите соответствие между веществом и способом его получения: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| ВЕЩЕСТВО | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ |
| А) сернистый газ Б) анилин В) натрий |
1) электролиз расплава поваренной соли 2) обжиг пирита в «кипящем слое» 3) восстановление нитробензола 4) электролиз раствора хлорида натрия |
Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
Решение
А) сернистый газ является промежуточным продуктом при получении серной кислоты в промышленности, он образуется при обжиге пирита в «кипящем слое».
Б) анилин (фениламин) $С_6Н_5-NH_2$ получают реакцией Зинина — восстановлением нитробензола $С_6Н_5-NO_2$.
В) Натрий — очень активный металл, поэтому получают его электролизом расплавов солей, например, поваренной соли (хлорида натрия). При электролизе раствора на катоде выделяется водород.
Ответ: 231
Задача 11
Установите соответствие между веществом и основной областью его применения: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| ВЕЩЕСТВО | ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ |
| А) криолит Б) пирит В) метилметакрилат |
1) производство антифриза 2) получение алюминия 3) производство серной кислоты 4) получение органического стекла |
Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
Решение
А: Криолит – гексафторалюминат натрия, из него электролитически получают алюминий.
Б: Из пирита можно получить оксид серы (IV), который позже окисляют и получают серную кислоту.
В: Из метилметакрилата получает полиметилметакрилат путем поликонденсации, а это и есть органическое стекло.
Ответ: 234
Задача 12
Установите соответствие между металлом и веществом, которое используется для получения металла в промышленности, или способом промышленного получения: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| МЕТАЛЛ | ВЕЩЕСТВО/СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ |
| А) железо Б) алюминий В) натрий |
1) красный железняк 2) электролиз раствора оксида в криолите 3) электролиз раствора поваренной соли 4) электролиз расплава поваренной соли |
Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
Решение
Красный железняк (гематит) — $Fe_2O_3$, используется для получения железа. В природе алюминий больше всего встречается в составе оксида $Al_2O_3$, из которого и получают металлический алюминий. Поваренная соль — NaCl используется для получения металлического натрия. Активные металлы удается получить только электролизом расплава соли (при электролизе раствора на катоде будет восстанавливаться водород).
Ответ: 124
Задача 13
Установите соответствие между аппаратом, который используется в химическом производстве, и процессом, происходящим в этом аппарате: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| АППАРАТ | ПРОЦЕСС |
| А) печь кипящего слоя Б) колонна синтеза В) поглотительная башня |
1) взаимодействие водорода и азота 2) окисление окcида азота(IV) 3) получение олеума 4) получение оксида серы(IV) |
Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
Решение
А) В печи кипящего слоя обжигают пирит, получая сернистый газ.
$4FeS_2 +11O_2 = 2Fe_2O_3 + 8SO_2$
Это первая стадия производства серной кислоты.
Б) Колонна синтеза — основной реактор производства аммиака, в нём протекает реакция соединения водорода и азота.
$3H_2 + N_2 = 2 NН_3$
В) В поглотительной башне протекает последняя стадия производства серной кислоты — взаимодействие оксида серы 6 с концентрированным раствором серной кислоты, в результате которого получают олеум.
Ответ: 413
Задача 14
Установите соответствие между веществом и способом его получения: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| ВЕЩЕСТВО | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ |
| А) полипропилен Б) фторопласт В) бутадиенстирольный каучук |
1) вулканизация 2) полимеризация 3) поликонденсация 4) сополимеризация |
Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
Решение
Вещества А и Б являются полимерами, а полимеры получаются в результате полимеризации.
В: Как мы видим по названию, это полимер двух веществ: бутадиен и стирол, значит нужно использовать сополимеризацию.
Ответ: 224
Задача 15
Установите соответствие между органическим веществом и способом его промышленного получения: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| ВЕЩЕСТВО | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ |
| А) метан Б) бензол В) метанол |
1) ароматизация продуктов перегонки нефти 2) получение из синтез-газа 3) выделяют из природного газа 4) димеризация ацетилена |
Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
Решение
Метан — одна из основных составляющих природного газа, из которого его и получают.
Самое дешёвое сырьё для получения бензола — продукты перегонки нефти, из которых его получают реакцией ароматизации алифатических соединений.
Реакция синтеза метанола: $CO + 2H_2 = CH_3OH$.
Смесь угарного газа и водорода называется синтез-газом.
Ответ: 312
Задача 16
Установите соответствие между процессом и технологическим приёмом/оборудованием, который(-ое) используется при осуществлении этого процесса: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| ПРОЦЕСС | ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРИЁМ / ОБОРУДОВАНИЕ |
| А) получение олеума Б) обжиг пирита В) очистка обжигового газа |
1) циркуляционный процесс 2) циклон 3) контактный аппарат 4) принцип противотока |
Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
Решение
А: При получении олеума кислота распыляется сверху, а оксид серы (VI) поступает снизу.
Б: Обжиг пирита происходит в кипящем слое, а это принцип противотока.
В: Циклон используется для очистки газа после обжига от крупных пылинок.
Ответ: 442
Рекомендуемые курсы подготовки
Химия, 10 класс
Урок № 5. Природные источники и переработка углеводородов
Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: природный газ, попутный нефтяной газ, нефть и уголь — природные источники углеводородов. По содержанию все они являются смесью различных углеводородов. В чистом виде практически не используется, разделяются на составляющие. Нефть подвергается перегонке в ректификационной колонне на фракции. Вторичная переработка (термический и каталитический крекинг, пиролиз) увеличивают количество продуктов нефтепереработки, широко использующихся в промышленности.
Глоссарий
Газойль – смесь жидких углеводородов, преимущественно с количеством атомов углерода от 10 до 40 (додекана, декана и других), и примесей, температура кипения 270 – 3500⁰С.
Гудрон – остаток, образующийся в результате перегонки нефти
Бензин – фракция нефтеперегонки, горючая смесь лёгких углеводородов (С5Н12 – С11Н24), температура кипения 40 – 2000⁰С.
Катализ – ускорение химических реакций под действием малых количеств веществ (катализаторов), которые сами в ходе реакции не изменяются.
Керосин – горючая смесь жидких углеводородов состава С12Н26 – С18Н38 (температура кипения 180 – 3000⁰С), прозрачная, бесцветная (или слегка желтоватая), слегка маслянистая на ощупь, получаемая путём прямой перегонки или ректификации нефти.
Крекинг – процесс термического или каталитического разложения углеводородов, в основе которого лежат реакции расщепления углеродной цепи крупных молекул на молекулы с меньшим числом атомов углерода. Чаще всего при этом образуются алкан и алкен.
Лигроин – горючая смесь жидких углеводородов, более тяжелая, чем бензин. Прозрачная желтоватая жидкость.
Мазут – жидкий продукт тёмно-коричневого цвета, остаток после выделения из нефти или продуктов её вторичной переработки бензиновых, керосиновых и газойлевых фракций, выкипающих до 350–360°С.
Парафин – воскоподобная смесь алканов преимущественно нормального строения состава от С18Н38 до С35Н72
Пиролиз – это разложение органических веществ без доступа воздуха при высокой температуре.
Ректификация – процесс разделения смесей на отдельные компоненты или фракции.
Риформинг – это промышленный процесс переработки бензиновых и лигроиновых фракций нефти с целью получения высококачественных бензинов и ароматических углеводородов.
Соляровое масло – фракция нефти, прошедшая щелочную очистку
Фракция – доля вещества, отбираемого при перегонке в определённых условиях.
Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.
Дополнительная литература:
1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тестов по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.
2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс: учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.: Просвещение. – 2018. – 352 с.
Открытые электронные ресурсы:
- Единое окно доступа к информационным ресурсам [Электронный ресурс]. М. 2005 – 2018. URL: http://window.edu.ru/ (дата обращения: 01.06.2018).
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ
Углеводороды имеют большое народнохозяйственное значение, так как служат важнейшим видом сырья для получения почти всей продукции современной промышленности органического синтеза и широко используются в энергетических целях.
Наиболее важными источниками углеводородов являются: природный газ, попутные нефтяные газы, нефть, уголь, природный газ.
В качестве горючего природный газ имеет большие преимущества перед твердым и жидким топливом. Теплота сгорания его значительно выше, при сжигании он не оставляет золы, продукты сгорания значительно более чистые в экологическом отношении. При сгорании природного газа выделяется большое количество теплоты, поэтому 90 % его расходуется в качестве топлива (на теплоэлектростанциях, промышленных предприятиях, в быту). Остальные 10 % используют как сырье для химической промышленности для получения водорода, ацетилена, сажи, различных пластмасс, медикаментов.
Попутный нефтяной газ получил свое название потому, что находится в залежах вместе с нефтью – он растворен в ней и находится над нефтью, образуя газовую «шапку».
В попутных газах содержится меньше метана, чем в природном газе, но в них значительно больше гомологов. Для практических целей попутные газы разделяют на смеси более узкого состава. Иногда их подвергают более тщательному разделению и извлекают из них индивидуальные углеводороды (этан, пропан), из которых затем получают непредельные углеводороды.
Нефть, добываемую из земных недр, называют сырой. В сыром виде нефть не применяют, ее подвергают переработке. Нефть – это смесь углеводородов различной молекулярной массы, имеющих различные температуры кипения, поэтому перегонкой ее разделяют на отдельные фракции. Перегонка (ректификация) – процесс разделения смесей на отдельные компоненты или фракции, на основании различия их температур кипения.
На нефтеперерабатывающих заводах выделяют несколько фракций нефтепродуктов: бензиновая, лигроиновая, керосиновая, газойль.
После перегонки остается темная вязкая жидкость – мазут. Его используют как топливо в котельных установках, но основную массу подвергают перегонке при низком давлении.
Одним из первых способов химической переработки является крекинг. Крекинг – процесс расщепления углеводородов, содержащихся в нефти, в результате которого образуются углеводороды с меньшим числом атомов углерода в молекуле. Промышленный крекинг предложен в 1891 году русским инженером В.Г. Шуховым.
Пиролиз – это разложение органических веществ без доступа воздуха при высокой температуре. Этот процесс протекает при температуре 650 – 8000С. В этих условиях основными продуктами реакции являются непредельные газообразные (этилен, ацетилен) и ароматические (бензол, толуол) углеводороды.
ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЯ ЗАДАНИЙ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ
- Смесь газов, состоящую из 100 л (н.у.) метана, 10 л (н.у.) этана, 20 л (н.у.) пропана и 10 л (н.у.) бутана сожгли. Определите объем (н.у.) (л) израсходованного кислорода.
Ответ: 410 л
Решение:
1.Запишем уравнения реакций
CH4+2O2=CO2+2H2O
2C2H6+7O2=4CO2+6H2O
C3H8+5O2=3CO2+4H2O
2C4H10+13O2=8CO2+10H2O
2.Рассчитаем количество вещества кислорода
Количество вещества соответствует коэффициентам в уравнении реакции (характерно для газов)
- 2 моль
- 7 моль
- 5 моль
- 13 моль
3.Определяем объем кислорода
Объем соответствует количеству молей в уравнении реакции, но с учетом количества углеводородов.
1-100х2=200
2- 10х3,5=35
3- 20х5=100
4 -10х7,5=75
4. Определяем общий объем кислорода
280+105+100+75=410
- Вставьте в пропуски нужные слова.
газ — смесь газов, образовавшаяся в недрах Земли при анаэробном разложении органических остатков. Газы — смесь различных газообразных углеводородов, растворенных в нефти и выделяющихся в процессе добычи и подготовки нефти. 
– горючая маслянистая жидкость обычно темного цвета, иногда почти чёрного, хотя иногда встречается и слабо окрашенная в жёлто-зелёный цвет, и даже бесцветная, с резким своеобразным запахом, немного легче воды (плотность 0,73-0,97 г/см3), в воде нерастворима.
– полезное ископаемое, вид топлива, образовавшийся как из частей древних растений, так и в результате геологических процессов на земле. 
был первым из используемых человеком видов ископаемого топлива.
- Попутный
- Природный
- Нефть
- Уголь
Решение:
- Внимательно читаем текст.
- В квадрат заносим цифру, а не слово.
Ответ:
2 газ – смесь газов, образовавшееся в недрах Земли при анаэробном разложении органических остатков. 1 газы — смесь различных газообразных углеводородов, растворенных в нефти и выделяющихся в процессе добычи и подготовки нефти. 3 – горючая маслянистая жидкость обычно темного цвета, иногда почти чёрного, хотя иногда встречается и слабо окрашенная в жёлто-зелёный цвет, и даже бесцветная, с резким своеобразным запахом, немного легче воды (плотность 0,73-0,97 г/см3), в воде нерастворима. 4 – полезное ископаемое, вид топлива, образовавшийся как из частей древних растений, так и в результате геологических процессов на земле. 4 был первым из используемых человеком видов ископаемого топлива.